A Refined Model for Epitaxial Tilt of Epilayers Grown on Miscut Substrates
采用晶体模型和倒易空间分析解释了一个精细的模型的起源外延倾斜错位（或邻位）衬底。Nagai倾斜模型（H. Nagai，J. Appl. Phys.，45，3789（1974））经常被引用来解释在高分辨率X射线衍射测量中观察到的沉积在错切衬底上的假晶层中的晶格平面的倾斜。然而，在这里，我们展示了该模型如何错误地描述了衬底如何向外延层施加双轴应力。最重要的是，施加到错切衬底上的外延层的应力不沿着低折射率平面。例如，名义上（001）立方体衬底的表面平面朝向[110]具有10°的错切，是（118）平面，并且施加的应力沿着（118）平面平行而不是（001）。此外，在倒易空间的框架下，{00 l}反射对于轴向衬底将是对称反射，而对于斜切衬底将是不对称反射。在低折射率衬底平面和外延层平面（例如具有误切衬底的（001））之间实验观察到的倾斜与通过将低折射率反射视为不对称反射而预测的倾斜相匹配。提供了一个外延倾斜方程，它描述了基于晶格参数失配以及泊松比的层，适用于任何晶体系统的外延和衬底层之间的倾斜。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic MnSn monolayer epitaxially grown on silicon substrate
二维铁磁材料在自旋电子学器件等方面具有广阔的应用前景。在硅衬底上外延生长磁性薄膜，在单层极限下，具有重要的实际意义，但也具有挑战性。在本研究中，我们在Si（111）衬底上实现了MnSn单层的外延生长，采用了原子级薄的Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$-缓冲层，并以原子级的精度控制了MnSn的厚度。我们发现MnSn单层膜具有铁磁性，居里温度（Tc）约为54 K.当MnSn膜生长到4个单层时，Tc相应地增加到~235 K.外延MnSn单层以及Sn/Si（111）-$2\sqrt{3}\times2\sqrt{3}$的晶格与硅完全相容，因此在MnSn、Sn和Si之间形成尖锐的界面。该系统为研究二维铁磁性、磁性单层膜与硅基技术的集成以及自旋电子学异质结构的工程化提供了一个新的平台。
2020-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness Estimation of Epitaxial Graphene on SiC using Attenuation of Substrate Raman Intensity
一种简单的，非侵入性的方法，使用拉曼光谱的碳化硅（SiC）上外延生长的石墨烯层的厚度的估计，使厚度，晶粒尺寸和无序使用光谱的同时测定。由于石墨烯覆盖层的衬底拉曼信号的衰减被发现依赖于从表面的X射线光电子能谱学和透射电子显微镜推导出的石墨烯膜厚度。我们解释这种依赖性使用吸收覆盖层模型。该方法可用于绘制区域上的石墨烯厚度，并且能够估计多层石墨烯膜的厚度，超出XPS和俄歇电子能谱（AES）的可能厚度。
2009-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous quantum Hall effect in epitaxial graphene
在剥离的石墨烯薄片中观察到的异常量子霍尔效应引发了人们对石墨烯的兴趣爆发。然而，在碳化硅衬底上生长的高质量外延石墨烯多层膜中没有观察到。量子霍尔效应显示在外延石墨烯单层上，所述外延石墨烯单层被故意生长在衬底台阶上并经受苛刻的处理程序，证明了外延石墨烯单层的稳健性以及它们的传输特性对温度、污染和衬底缺陷的免疫力。单层C面样品的迁移率为19，000 cm^2/Vs。这是实现基于外延石墨烯的电子器件的重要一步。
2009-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substrate induced magnetic anisotropies and magneto-optical response in YIG nanosized epitaxial films on NdGG(111)
用激光分子束外延方法在Nd 3Ga 5 O 12衬底上生长了Y3 Fe 5 O 12纳米外延薄膜。磁光极性克尔效应、铁磁共振和自旋波传播测量表明，与YIG/GGG系统相比，与应力相关的各向异性场具有相反的符号。这导致了有效磁化强度的显著降低，这为获得具有垂直磁化强度的YIG薄膜以利用前向体自旋波开辟了前景。纵向磁光克尔效应磁强计揭示了一个大的贡献二次磁化条款到介电常数张量在光学频率。这种效果强烈增加，随着温度的降低，并解释了交换耦合到Fe 3+离子的界面Nd 3+离子的磁化。
2018-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of epitaxial ZnO layers on GaP(111) substrates by pulsed laser deposition
采用脉冲激光沉积技术在GaP（111）衬底上外延生长了ZnO薄膜。在高分辨率X射线衍射测量中使用phi扫描确定ZnO层相对于GaP衬底的面外和面内外延关系为（0001）ZnO||（111）GaP和（-12-10）ZnO||（-110）GaP。ZnO的外延生长及其强烈的激子光致发光和非常弱的缺陷发光的结果表明，（111）取向的GaP可以作为一种潜在的缓冲层选择，用于在Si（111）衬底上集成ZnO基光电子器件。
2014-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of substrate-induced strain on transport and magnetic properties of epitaxial La_0.66Sr_0.33MnO_3 thin films
研究了在不同衬底上外延生长的La_（0.66）Sr_（0.33）Mn O_3薄膜的电输运和磁性质。电输运和磁性质都与Jahn-Teller应变有很强的相关性。我们的研究表明，一个足够大的Jahn-Teller应变引起明显的半导体/绝缘状态的LSMO薄膜，即使低于各自的顺铁磁居里温度Tc，这是在矛盾与建立的Sr掺杂锰氧化物的相图。我们已经提出了一个微观模型来分析我们的数据，而不是通常在文献中使用的围绕未失真状态的扩展。该模型结合了两个相关的e_g轨道（及其排序）和Jahn-Teller和体应变通过双交换对转变温度的影响。
2007-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Technique for the Dry Transfer of Epitaxial Graphene onto Arbitrary Substrates
为了使石墨烯在技术上可行，需要将石墨烯膜转移到适合于特定应用的基底上。我们演示了使用热释放胶带将外延石墨烯（EG）从4 H-SiC的C面干法转移到SiO2，GAN和Al 2 O3衬底上。我们进一步报告的影响，这个过程中的EG膜的电性能。该工艺使EG膜能够用于柔性电子器件或用作光学透明触点。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Epitaxial growth mechanisms of graphene and effects of substrates
采用密度泛函理论中的有限温度分子动力学从头算方法研究了单层石墨烯的生长过程。在原子水平上的外延石墨烯的生长机制的理解提供了通过探索发生在石墨烯的生长边缘的瞬态阶段。这些阶段是大碳环的形成和塌陷，以及像五边形-七边形缺陷的Stone-Wales的形成和愈合。使用爬像轻推弹性带方法计算了各种衬底上这些生长诱导缺陷愈合的激活势垒，并与Stone-Wales缺陷进行了比较。发现生长过程中发生在边缘附近的五边形-七边形缺陷比Stone-Wales缺陷更容易愈合。还详细研究了衬底在外延生长和修复缺陷中的作用，以及使用碳二聚体作为石墨烯生长的构建块的影响。
2012-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Epitaxial growth and transport properties of Sr$_2$CrWO$_6$ thin films
本文报道了用脉冲激光沉积法（PLD）制备双钙钛矿结构Sr $_2$ CrWO $_6$外延薄膜的方法和表征。在SrTiO $_3$等晶格失配小的衬底上，可以采用分子层-层生长方式生长出高结晶质量的外延Sr $_2$ CrWO $_6$薄膜。由于Cr和W的离子半径相似，这些元素没有显示出亚晶格顺序。然而，测量的居里温度远高于400 K。由于双钙钛矿所需的还原性生长气氛，SrTiO $_3$衬底表面经历绝缘体-金属转变，阻碍了薄膜和衬底电输运性质的分离。
2002-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectric nanodomains in epitaxial PbTiO3 films grown on SmScO3 and TbScO3 substrates
用Raman光谱和压电响应力显微镜技术研究了在相同条件下用MOCVD技术在SmScO_3和TbScO_3钙钛矿衬底上生长的320 nm厚PbTiO_3铁电外延薄膜的畴结构。讨论了声子频移和典型的畴结构模。结果表明，显着不同的域结构架构：域结构的PbTiO 3薄膜生长在SmScO 3占主导地位的a-域取向，而强烈的优先c-域取向被发现在PbTiO 3薄膜生长在TbScO 3衬底上。这两种情况之间的差异可以追溯到在沉积温度下的薄膜-衬底晶格失配。
2013-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Influence of graphene-substrate interactions on configurations of organic molecules on graphene: pentacene/epitaxial graphene/SiC
并五苯已广泛用于有机器件中，并且已知并五苯与衬底之间的界面结构显著影响器件性能。在这里，我们证明了石墨烯上并五苯的分子有序性取决于石墨烯与其底层SiC衬底之间的相互作用。利用扫描隧道显微镜（STM）研究了并五苯分子在Sifaced 6 H-SiC（0001）晶片上生长的零层和单层石墨烯上的吸附。并五苯分子在零层石墨烯上形成准无定形层，其与下面的SiC衬底强烈相互作用。相反，它们在具有弱石墨烯-SiC相互作用的单层石墨烯上形成均匀有序的层。此外，我们可以改变并五苯分子在单层石墨烯上的构型。结果表明，并五苯在石墨烯上的分子有序性以及并五苯/石墨烯界面结构可以通过石墨烯-基底相互作用来控制。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing misfit relaxation mechanisms in epitaxial correlated oxides
应变工程的功能特性在外延薄膜的强相关氧化物表现出八面体框架结构的阻碍缺乏足够的失配弛豫模型。在这里，我们提出了一个四阶段的分层发展的八面体框架扰动导致电子，弹性和八面体倾斜的能量之间的渐进不平衡在La0.7Sr0.3MnO3外延薄膜生长在SrTiO 3衬底上的实验证据。电子软化的Mn-O键附近的基板导致形成的界面层夹持到基板上的强烈退化的磁输运性能，即所谓的死层，而刚性八面体倾斜成为相关的在先进的生长阶段没有显着的影响电荷传输和磁有序。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth and Electrical Properties of VO2 on LSAT (111) substrate
报道了用脉冲激光沉积法在LSAT（111）（[LaAlO 3]0.3[Sr 2AlTaO 6]0.7）衬底上外延生长VO 2（VO 2）薄膜，并对其电学性能，特别是金属-绝缘体转变（MIT）进行了研究。X射线衍射分析表明，VO 2薄膜与LSAT衬底之间的外延关系为VO 2（020）||LSAT（111）和VO 2 [001]|| LSAT[11-2].我们观察到一个尖锐的四个数量级的变化，纵向电阻的VO 2薄膜的转变温度附近。我们还测量了不同的拉曼光谱以下和以上的过渡点，表明伴随的绝缘体和金属相之间的结构转变，与过去的调查。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Transition of Impurity Nanorod Orientation in Epitaxial YBCO Films on Vicinal Substrates
对相邻STO衬底上外延YBCO薄膜中杂质纳米棒阵列的结构转变进行了理论研究。两种可能的类型的膜/基板界面被认为是一个假设一个完整的连贯性，而其他的，有缺陷的反相晶界的存在下表现出来。只有在前一种情况下，衬底的邻角的增加导致薄膜中应变场的显著变化，导致纳米棒取向从薄膜的法线方向转变为面内方向。的阈值邻位角的计算开始的过渡和晶格变形的膜由于包含的杂质纳米棒是非常好的协议与实验观察。
2011-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of Ultraflat Bismuthene with Large Topological Band Inversion Enabled by Substrate-Orbital-Filtering Effect
量子自旋霍尔（QSH）系统有望成为低功耗的自旋电子器件，但其实际应用受到小能隙的极大阻碍。特别是在设计原则的指导下，制备大间隙QSH材料，无论是在科学研究还是实际应用中都是必不可少的。在这里，我们证明了大的原子自旋轨道耦合可以直接利用通过有趣的衬底轨道过滤效应，以产生大的能隙QSH系统，并在Ag（111）上外延合成的超平铋实验实现。理论计算表明，底层衬底选择性地过滤Bi pz轨道远离费米能级，导致具有非零磁量子数的pxy轨道，导致在K点处的约1 eV的大拓扑带隙。通过扫描隧道光谱结合密度泛函理论计算确定了相应的拓扑边缘态。我们的研究结果提供了一般策略来设计大能隙QSH系统，并进一步探索其拓扑相关的物理。
2021-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric coupling in epitaxial orthorhombic YMnO3 thin films
我们在Nb：SrTiO_3（001）衬底上外延生长了正交相YMnO_3氧化物薄膜，并测量了它们的结构、磁响应和介电响应。我们已经发现，基板引起的应变产生面内压缩的YMnO 3晶胞。温度依赖的磁化曲线显示出显着的ZFC-FC滞后在温度低于尼尔温度（TN约40 K）。的介电常数逐渐增加（高达26%）低于TN和模仿ZFC磁化曲线。我们认为，这些效果是在薄膜中的磁电耦合的表现形式和YMnO 3的磁性结构可以通过衬底的选择来控制。
2007-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large LFMR observed in twinned La2/3Ca1/3MnO3 thin films epitaxially grown on YSZ-buffered SOI substrates
采用脉冲激光沉积技术在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）缓冲的绝缘体上硅（SOI）衬底上生长了La 2/3Ca 1/3 MnO 3薄膜。虽然YSZ层实现了完全的立方对立方外延，但顶部的锰氧化物层是多畴取向的，立方对立方和立方对角外延共存。由于磁晶各向异性和磁弹性各向异性的综合影响，在零磁场下，局域自旋取向在孪晶界上发生变化。结果表明，该薄膜具有很大的基于自旋相关隧穿效应的低场磁电阻效应。该薄膜在50 K时，在<1000 Oe的磁场中，电阻变化约为20%，具有实际应用前景。
2004-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial Mn5Ge3 (100) layer on Ge(100) substrates obtained by flash lamp annealing
Mn_5Ge_3薄膜是一种很有前途的锗基自旋电子器件的自旋注入材料。到目前为止，Mn5Ge3仅在Ge（111）衬底上外延生长。本文报道了在Ge（100）衬底上外延生长Mn_5Ge_3薄膜的研究。Mn5Ge3薄膜是通过Mn和Ge之间的亚秒固态反应在环境压力下闪光灯退火20 ms后合成的。单晶Mn5Ge3是铁磁性的，居里温度为283 K。六方晶系Mn_5Ge_3的c轴和易磁化轴都平行于Ge（100）面。毫秒级快速外延为与CMOS工艺完全兼容的Ge基自旋注入器的制备提供了一条新的途径。
2018-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of Fe3O4 thin films on ZnO and MgO substrates
采用分子束外延技术在ZnO和MgO衬底上外延生长了磁铁矿薄膜。薄膜质量被发现是强烈依赖于生长过程中的氧分压。利用低能电子衍射（LEED）、HArd X射线光电子能谱学（HAXPES）、磁光克尔效应（MOKE）和X射线磁圆二色性（XMCD）分析结构、电子和磁性。衍射图清楚地显示出ZnO在（111）方向上的生长。垂直结构分析HAXPES深度剖析揭示了均匀的磁铁矿薄膜上的两种类型的基板。MOKE和XMCD测量均显示ZnO上的薄膜的面内易磁化，且磁矩降低。
2009-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Graphene on Silicon toward Graphene-Silicon Fusion Electronics
石墨烯是一个有希望的竞争者，以接替硅在电子领域的宝座。为了实现这一目标，应该开发石墨烯在衬底上的大规模外延生长。在沿着这条线的各种方法中，通过表面层的热分解在SiC衬底上外延生长石墨烯已经证明其在质量和工艺可靠性方面都非常令人满意。通过调整石墨烯/SiC界面结构，甚至可以调制石墨烯的结构性质和电子性质。然而，这种SiC上石墨烯技术的挑战是放弃成熟的Si技术和SiC块状晶体的高生产成本。在这里，我们证明了在硅衬底上形成的外延石墨烯是可能的，通过石墨化外延SiC薄膜形成在硅衬底上。这种硅基石墨烯（GOS）方法使我们能够在Si衬底上形成大面积有序sp2碳网络薄膜，并基于该结构制造电子器件。
2010-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance in epitaxial films: Effects of lattice strains and voltage control via ferroelectric substrate
铁磁共振（FMR）现象提供了磁性材料物理学的基本信息，也是各种信号处理微波器件的核心。在这里，我们从理论上证明，衬底诱导的晶格应变可能会改变FMR频率的外延铁磁薄膜显着，导致超低和超低的共振频率在室温下。值得注意的是，FMR频率随外延应变的非单调变化，达到最小值对应的应变诱导自旋重取向转变的临界应变。此外，通过将铁磁膜耦合到铁电衬底，可以实现FMR参数的有效电压控制。与以往的研究相比，我们发现FMR频率的可调谐性随外加电场而变化，并在临界场强处显著增加。揭示的功能开辟了广泛的机会，先进的可调磁电器件的基础上应变纳米磁体的发展。
2011-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Martensite structures and twinning in substrate-constrained epitaxial Ni-Mn-Ga films deposited by a magnetron co-sputtering process
为了获得Ni-Mn-Ga外延薄膜结晶在马氏体结构显示磁致重排（MIR）的马氏体变体，精细控制的组成是必需的。在这里，我们提出了如何共溅射过程可能有助于在Ni-Mn-Ga外延薄膜的发展。本文研究了用Ni-Mn-Ga三元靶和纯锰靶共溅射制备的一批Ni-Mn-Ga外延薄膜。共溅射工艺允许精确控制膜成分，并且能够在高温沉积期间保持Ni-Mn-Ga奥氏体的外延生长。它引起在室温下调节膜中的MIR-active 14-调制马氏体的含量，以及微观和宏观孪晶畴尺寸。
2011-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy of epitaxial graphene on a SiC substrate
通过退火在SiC衬底上制备外延石墨烯（EG），可以加快石墨烯在未来电子器件中的应用，因此引起了人们的广泛兴趣。EG和SiC衬底的相互作用对其电子和物理性质至关重要。本文利用拉曼光谱研究了EG的结构及其与SiC衬底的相互作用。结果表明，EG的拉曼谱带均发生了明显的蓝移，这是由于基底诱导的压应变引起的。构建了一个包含碳纳米网上石墨烯的13 × 13蜂窝晶格单元的模型来解释应变的起源。石墨烯层和衬底之间的晶格失配导致石墨烯上的压应力为2.27 GPa。我们还表明，在Si和C终止SiC衬底上生长的EG的电子结构是完全不同的。我们的实验结果揭示了石墨烯和SiC衬底之间的相互作用，这对EG的未来应用至关重要。
2008-03-13 cond-mat.mtrl-sci
X-ray interference effects on the determination of structural data in ultrathin La2/3Sr1/3MnO3 epitaxial thin films
我们分析了X射线衍射数据用于提取细胞参数的紧密匹配的基板上的薄膜。我们主要研究在（001）SrTiO_3单晶衬底上外延生长的La_（2/3）Sr_（1/3）MnO_3薄膜。它将被证明，由于薄膜和衬底的结构非常相似，数据分析必须明确考虑衬底和薄膜的衍射波的不同相位，以提取可靠的晶胞参数。这一发现的影响的理解应变效应的薄膜和界面将强调
2013-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Giant periodic pseudo-magnetic fields in strained kagome magnet FeSn epitaxial films on SrTiO$_3$(111) substrate
量子材料，特别是具有线性色散带的狄拉克材料，可以通过导致强烈调制其电子性质的伪磁场的应变诱导的晶格畸变来有效地调谐。在这里，我们通过分子束外延在SrTiO $_3$（111）衬底上生长由交替堆叠的Sn $_2$蜂窝（锡烯）和Fe $_3$ Sn kagome层组成的可果梅磁体FeSn膜。使用扫描隧道显微镜/光谱，我们表明，锡蜂窝层可以周期性地变形的外延应变膜厚度低于10 nm，导致微分电导峰与朗道产生的伪磁场大于1000 T的水平一致。我们的研究结果表明，应变工程的拓扑磁体在纳米尺度上的电子特性的可行性。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of Spinel Cobalt Ferrite Films on MgAl$_2$O$_4$ Substrates by Direct Liquid Injection Chemical Vapor Deposition
采用直接液相注入化学气相沉积（DLI-CVD）技术在（100）取向MgAl $_2$ O $_4$（MAO）基片上生长了钴铁氧体（CFO）薄膜。在优化的沉积条件下，获得了具有$\mathrm{MAO} (100)\:[001] \parallel \mathrm{CFO} (100)\:[001]$外延关系的光滑且高度外延的钴铁氧体薄膜。该薄膜具有块状结构和磁性，在室温下的面外晶格常数为$8.370\;\mathrmÅ$，饱和磁化强度为$420\;\mathrm{kA/m}$。MgAl $_2$ O $_4$上薄膜的拉曼光谱支持Fe $^{3+}$ -和Co $^{2+}$ -离子以有序的方式分布在反尖晶石结构的B-位上的事实。DLI-CVD技术已经扩展用于在各种其它衬底（包括MgO和压电铅镁石酸盐-钛酸铅和铅锌石酸盐-钛酸铅衬底）上生长光滑且高度取向的钴铁氧体薄膜。
2013-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale domains in strained epitaxial BiFeO3 thin Films on LaSrAlO4 Substrate
采用脉冲激光沉积法在（001）LaSrAlO 4单晶衬底上外延生长了不同厚度的BiFeO 3薄膜。高分辨率的X射线衍射测量表明，一个四方形的相与c-晶格常数~4.65 <$A是稳定的一个大的失配应变。此外，在约50 nm及以上的膜厚度下，还检测到c晶格常数为约3.99 μ m的类菱形相，以减轻大的失配应变。面内压电力显微镜研究显示出清晰的信号和四方形区域的自组装纳米级条纹畴结构。这些研究结果表明，在BiFeO 3薄膜进行大的压缩应变的纳米级域图案的复杂的图片。
2011-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Beam Epitaxial Growth of Bi2Te3 and Sb2Te3 Topological Insulators on GaAs (111) Substrates: A Potential Route to Fabricate Topological Insulator p-n Junction
采用固体源分子束外延技术在GaAs（111）衬底上外延生长了高质量的Bi 2 Te 3和Sb 2 Te 3拓扑绝缘体薄膜。用反射高能电子衍射、原子力显微镜、X射线衍射和高分辨透射电子显微镜研究了它们在邻位和非邻位GaAs（111）衬底上的生长和行为。发现非邻位GaAs（111）衬底比邻位GaAs（111）衬底更能获得高质量的Bi_2Te_3和Sb_2Te_3薄膜。霍尔和磁阻测量表明，p型Sb_2Te_3和n型Bi_2Te_3拓扑绝缘体薄膜可以直接生长在GaAs（111）衬底上，这为在同一衬底上制备拓扑绝缘体pn结提供了一条途径，与现有半导体光电子器件的制备工艺相兼容。
2013-03-11 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Preparation and evaluation of alexandrite, forsterite, and topaz substrates for the epitaxial growth of rutile oxides
本文制备了三种单晶衬底（BeAl2O4、Mg2SiO4和Al2SiO4(F,OH)2），通过优化处理获得原子级光滑表面，成功实现多种金红石型氧化物薄膜的外延生长，为应变工程和物性研究提供了新平台。
2025-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Raman spectra in epitaxial thin films $La_{1-x}Ca_xMnO_3$ (x = 0.33, 0.5) grown on different substrates
研究了在LAO（001）、STO（001）和MgO（001）衬底上生长的LCMO薄膜在不同温度下的拉曼光谱。详细讨论了温度、掺杂浓度和应变对拉曼光谱的影响。随着温度的降低，拉曼光谱的变化与无序有序转变有关，如顺磁性到铁磁性，以及电荷有序化。晶格-衬底失配引起的应变对拉曼光谱有很大的影响。在STO上的$La_{0.67}Ca_{0.33}MnO_3$薄膜中，由于较大的拉伸应变，观察到明显的氧缺陷无序诱导的模式。而在LAO和MgO上的薄膜的拉曼光谱中看不到这种模式。除了LAO上的$La_{0.67}Ca_{0.33}MnO_3$膜外，在所有膜中都观察到约690 $cm^{-1}$处的强无符号模，这在体样品中不易观察到。这表明，模式是密切相关的应变。
2004-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain-induced single-domain growth of epitaxial SrRuO3 layers on SrTiO3: a high-temperature x-ray diffraction study
用高分辨X射线衍射研究了SrTiO_3（001）单晶衬底上外延生长的SrRu_3薄膜的温度结构相变。与体SrRuO 3相反，相干应变外延层在~730 oC下不显示立方对称性，并且保持四方对称性。这种行为被认为是由SrRuO 3层和SrTiO 3衬底之间的压缩应变由于晶格失配引起的。生长过程中的四方对称性解释了在具有沿[100]或[010]方向延伸的台阶边缘的错切SrTiO 3衬底上的单畴生长。
2007-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Stability of a strongly anisotropic thin epitaxial film in a wetting interaction with elastic substrate
由Levine等人的Phys.Rev.B75，205312（2007）导出的长波表面扰动的线性色散关系被扩展为包括具有可变各向异性强度（从弱到强，使得在相应的Wulff形状上出现尖角和稍微弯曲的小平面）的平滑表面能各向异性函数。通过详细的参数研究表明，润湿相互作用和强各向异性的组合，甚至润湿相互作用单独导致复杂的线性稳定性特征的应变和非应变膜。PACS：68.55.J，膜的形态学; 81.15.Aa，膜生长的理论和模型; 81.16.Dn，自组装。
2011-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.AO
Tuning the doping of epitaxial graphene on a conventional semiconductor via substrate surface reconstruction
结合扫描隧道显微镜和角度分辨光电子能谱，我们演示了如何调整掺杂的外延石墨烯从p到n利用热退火后自发发生的Ge表面上的结构变化。此外，使用第一原理计算，我们建立了一个模型，成功地再现了实验观察。由于改变石墨烯电子特性的能力在应用中具有根本的重要性，因此我们的研究结果为石墨烯与传统半导体的集成做出了重要贡献。
2021-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene on SiC: Modification of structural and electron transport properties by substrate pretreatment
外延石墨烯层的电输运性质与SiC表面形态相关。在这项研究中，我们通过原子力显微镜和拉曼测量表明，当对近轴6 H-SiC（0001）衬底应用不同的预处理程序时，外延石墨烯层的表面形态和结构发生显着变化。事实证明，经常使用的衬底的氢蚀刻是导致石墨烯生长期间出现不期望的高宏观台阶的原因。一种更有利的类型的亚纳米阶梯石墨烯层获得了一种新的方法：高温处理的SiC表面在氩气气氛中。结果可以通过在抑制巨阶聚束和石墨烯阶流生长的调节过程之后观察到的石墨烯缓冲层域来解释。优越的电子质量证明了在纳米探针传输实验中获得的非本征电阻各向异性较小，并在低温磁输运测量中的霍尔电阻的出色的量化。量子霍尔电阻与标称值（冯·克利青常数的一半）在4.5*10（-9）的标准偏差内一致，这使得该方法适合于制造电量子标准。
2015-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
LaO as a candidate substrate for realizing superconductivity in FeSe epitaxial film
FeSe单层膜在SrTiO $_3$（001）衬底上的超导转变温度（$T_c$）的显著提高引起了人们的广泛关注。基于第一性原理的电子结构计算，我们提出了另一种候选衬底LaO（001），用于外延生长FeSe单层以实现超导电性。计算结果表明，对于FeSe单分子层在LaO（001）上的最佳吸附结构，条状反铁磁态和二聚体反铁磁态几乎能量简并，表明存在有利于超导电性出现的强磁涨落.根据Bader电荷分析，计算出的从LaO衬底到FeSe单层的电子掺杂约为0.18个电子/Fe原子，甚至大于FeSe/SrTiO $_3$（001）的情况。由于LaO也被报道为具有$T_c$ ~ 5 K的超导体，因此它可能对外延FeSe膜具有超导邻近效应，反之亦然。这些结果表明，LaO将是一个有趣的衬底，研究界面相关的超导性。
2021-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Epitaxial growth of FeSe$_{0.5}$Te$_{0.5}$ thin films on CaF$_2$ substrates with high critical current density
在非氧化物衬底CaF $_2$上原位外延生长FeSe $_{0.5}$ Te $_{0.5}$薄膜。结构分析表明，压应力适度添加到36 nm厚的FeSe $_{0.5}$ Te $_{0.5}$，这推高了临界温度高于15 K，表现出比大块晶体更高的值。在$T$ = 4.5 K时的临界电流密度在$μ_0H$ = 10 T时达到5.9 x 10 $^4$ Acm $^{-2}$，在$μ_0H$ = 14 T时达到4.2 x 10 $^4$ Acm $^{-2}$。这些结果表明，氟化物衬底具有高潜力的铁基超导体的生长相比，流行的氧化物衬底。
2011-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interface energies of (100)_{YSZ} and (111)_{YSZ} epitaxial islands on (0001)_{alpha-Al_2O_3} substrates from first principles
用从头算方法研究了立方相氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）在（0001）α-Al_2 O_3衬底上的外延层界面能。的接口建模使用超晶胞几何和计算进行的框架内的密度泛函理论（DFT）和局域密度近似（LDA）使用的投影增广波（PAW）赝势方法。计算结果表明，（111）_{YSZ}||（0001）_{α-Al_2 O_3}界面能低于（100）_{YSZ}||（0001）_{α-Al_2O_3}。这一结果对于理解YSZ固体薄膜在（0001）_{α-Al_2 O_3}衬底上的岛化行为具有重要意义。
2008-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetic orders of LaTiO$_3$ under epitaxial strain: a first-principles study
超导LaTiO $_3$块材是一种典型的Mott绝缘体，具有G型反铁磁序。本文研究了双轴应变对不同衬底上生长的LaTiO $_3$薄膜的基态磁序的影响。在压应变作用下，生长在LaAlO $_3$、LaGaO $_3$和SrTiO $_3$衬底上的LaTiO $_3$薄膜发生了从G型反铁磁到A型反铁磁的相变.其基本的物理机制是应变引起的晶格畸变。而对于拉伸应变，BaTiO $_3$和LaScO $_3$衬底表现出LaTiO $_3$向C型反铁磁体转变的趋势。此外，我们的计算发现，在外延应变下的磁性转变不改变的绝缘事实的LaTiO $_3$。
2013-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ripples in epitaxial graphene
石墨烯的优异性能直接来自于其特殊的电子结构，从而来自于蜂窝晶格的对称性。与衬底的相互作用影响该晶格的方式是最重要的。由于SiC衬底，这对于外延石墨烯尤其如此。如果石墨烯晶格显示出强烈的扭曲，则该系统产生与基底配准的宏观样品的优点可能变成主要缺点。广泛的从头计算支持的扫描隧道显微镜实验，在这里证明，基板确实诱导界面碳层的强nanostructuration。它传播到上面的C层，在那里它在蜂窝晶格中产生不相称的波纹。
2007-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Epitaxial Growth of Borophene on Layered Electride: Thermodynamic Stability and Kinetic Pathway
基于第一性原理计算，我们提出层状Mg_2O可以代替金属衬底作为生长h-boron的有效衬底。我们首先通过能量学分析证实了h-B@ Mg_2 O异质结构的热力学稳定性，并通过声子谱中虚频的消失证实了其动力学稳定性。然后，在动力学上，我们确定了一个优选的二维生长模式在三维生长的原子路径，并揭示了从二维紧凑的岛屿到h-硼氢化物在~13-原子簇大小的生长过渡，表明h-硼氢化物在MgO上外延生长的可行性。Bader电荷分析表明，Mg_2O与H_2O_3之间存在一个电子转移，从而使H_2O_3稳定化。此外，独立的h-硼化物的本征能带结构仅被Mg 2 O衬底微弱地扰动，这是优于金属衬底的显著优点。我们设想，层状外延层提供了一系列有吸引力的衬底，用于外延生长一系列2D材料，否则这些材料只能在不期望的金属衬底上生长。
2019-04-07 cond-mat.mtrl-sci
A breakthrough toward wafer-size epitaxial graphene transfer
在任何期望的衬底上形成石墨烯对于在超越CMOS时代的所有技术应用中用石墨烯成功取代Si是极其必要的。最近，我们观察到，通过电子束蒸发在外延石墨烯上形成的Ti层具有与外延石墨烯的表面足够大的接触面积，用于发生剥离过程。我们还观察到，剥离的FLG上的Ti层可以很容易地转移到SiO2/Si衬底上。在本文中，我们提出了一种新的技术转移石墨烯具有几个平方毫米的大面积从石墨化的SiC衬底的邻位。拉曼散射光谱和低能电子显微镜分析表明，我们可以通过所提出的转移过程将单层和双层石墨烯转移到SiO2/Si衬底上。在SiC衬底上形成的外延石墨烯的初始尺寸是新转移工艺的唯一限制。转移过程有望成为一项极其重要的技术，标志着石墨烯电子领域新时代的开始。
2010-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Free-Standing Epitaxial SrTiO$_3$ Nanomembranes via Remote Epitaxy using Hybrid Molecular Beam Epitaxy
使用具有石墨烯层的衬底的功能材料的外延生长是用于改善结构质量和获得用于科学研究、应用和衬底的经济再利用的自立式外延纳米膜的非常期望的方法。然而，通常用于生长外延钙钛矿氧化物的侵蚀性氧化条件会损坏石墨烯。在这里，我们展示了一种基于混合分子束外延的技术，该技术不需要独立的氧源来实现复杂氧化物的外延生长，而不会损坏底层石墨烯。该技术生产的薄膜具有自调节的阳离子化学计量控制和外延取向的氧化物衬底。此外，膜可以剥离并转移到异质衬底上，同时将石墨烯留在原始衬底上。这些结果打开了大门，以前无法实现的独立的纳米膜生长在吸附控制的方式通过混合分子束外延的未来研究，并具有潜在的重要意义的钙钛矿氧化物在柔性电子产品的商业应用。
2022-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrathin epitaxial ferroelectric films grown on compressive substrates: Competition between the surface and strain effects
利用平均场Landau型理论分析了生长在不同立方衬底上的外延铁电薄膜的极化特性，这些薄膜在薄膜平面内产生双轴压应力。通过外推长度的概念考虑了薄膜表面对自发极化的本征影响。该理论同时考虑了厚衬底对薄膜晶格施加的失配应变的影响。数值计算进行了PbTiO 3和BaTiO 3薄膜的表面层的极化减少的假设下。薄膜的平均偏振计算为膜厚，温度和失配应变的函数。结果表明，由于薄膜晶格的面内压缩，外延薄膜中的负本征尺寸效应减小。在室温下，平均极化的强烈降低可能只发生在薄膜（厚度~ 1 nm）。理论预测进行了比较与现有的实验数据上生长的SrRuO 3涂层SrTiO 3的钛酸钡薄膜的极化特性。
2001-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and magnetic properties of NiMnAs film on GaAs substrate
采用分子束外延技术在GaAs（001）衬底上成功地生长了具有应变C1 b对称性的单相Ni 0.46Mn 0.54As薄膜。利用同步辐射研究了薄膜与衬底的外延关系，发现了（110）取向的Ni_（0.46）Mn_（0.54）As在（001）取向的GaAs上的择优取向。此外，薄膜的磁性被发现是显着的影响，由生长温度。最佳生长温度确定为~370 ℃，在此温度下可获得较高的居里温度、较大的饱和磁化强度和矫顽场，以及明显的面内磁各向异性。根据X射线吸收光谱的结果，上述现象可以归因于Mn原子的局域电子结构的变化。我们的工作为进一步研究NiMnAs提供了有用的信息，理论上预测NiMnAs具有强大的半金属性。
2018-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Fermi Level Tuning of Epitaxial Sb2Te3 Thin Films on Graphene by Regulating Intrinsic Defects and Substrate Transfer Doping
采用分子束外延技术在石墨烯衬底上制备了高质量的Sb 2 Te 3薄膜，并利用原位扫描隧道显微镜/光谱仪对薄膜进行了研究。与第一性原理计算一致，确定了Sb 2 Te 3的本征缺陷是Sb空位和SbTe反位.通过最小化缺陷密度，再加上石墨烯衬底的转移掺杂，可以在体带隙的整个范围内调谐Sb 2 Te 3薄膜的费米能级。这为研究拓扑绝缘体在Dirac点附近的行为提供了必要条件。
2011-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Crystal orientation relation and macroscopic surface roughness in hetero-epitaxially grown graphene on Cu/mica
石墨烯电子产品对衬底上的清洁、平坦和取向识别的石墨烯有很高的需求。在这项研究中，异质外延石墨烯生长Cu（111）/云母（001）的化学气相沉积进行了研究，以检查的适用性，顶栅绝缘体的石墨烯的研究，以及石墨烯沟道的研究，通过转移到SiO2/Si衬底。在调整石墨烯生长条件后，石墨烯/Cu/云母衬底的表面粗糙度和平均光滑面积分别为~0.34 nm和~100 um 2。石墨烯/Cu/云母衬底中石墨烯的取向可以通过Cu的六方空隙形态来识别。此外，我们证明了相对较高的迁移率~4500 cm ~ 2 V-1 s-1的石墨烯转移到SiO2/Si衬底上。这些结果表明，本发明的石墨烯/Cu/云母衬底可用于石墨烯上的顶栅绝缘体研究。
2014-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and characterization of Bi$_{1-x}$Sb$_x$ thin films on (0001) sapphire substrates
本文利用(Bi,Sb)$_2$Te$_3$缓冲层在(0001)蓝宝石衬底上分子束外延生长Bi$_{1-x}$Sb$_x$薄膜，并通过多种结构和电学表征手段系统研究了其外延质量、振动模式及组分依赖关系。
2023-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and characterization of (001) [NiFe/M]$_{20}$ (M = Cu, CuPt and Pt) superlattices
我们提出了[（15 $\unicode{x212B}$）Ni $_{80}$ Fe $_{20}$ /（5 $\unicode{xC5}$）M] $_{20}$单晶多层膜在（001）MgO上的优化，其中M为Cu、Cu $_{50}$ Pt $_{50}$和Pt。这些超晶格的特征在于高分辨率的X射线反射率（XRR）和衍射（XRD），以及极性映射的重要晶面。结果表明，立方体上的立方体外延的关系，可以得到当沉积在衬底温度为100 $^\circ$ C时，无论晶格失配（5%和14%的Cu和Pt，分别）。在较低的衬底温度下，获得多晶多层膜，而在较高的衬底温度下，{111}平面出现在$\sim$ 10 $^\circ$偏离垂直于膜平面。随着外延应变的增加，易磁化轴向先前认为较硬的方向旋转，即从[110]旋转到[100]，最终应变的进一步增加使磁滞回线在薄膜平面内各向同性。更高的外延应变也伴随着增加的结晶度值。因此，外延应变对磁晶各向异性的影响远大于先前在类似但具有单轴各向异性的多晶样品中观察到的影响（Kateb等人，2021）。
2023-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Very thin (111) NiO epitaxial films grown on c-sapphire substrates by pulsed laser deposition technique
采用脉冲激光沉积（PLD）技术在c-蓝宝石衬底上生长（111）NiO外延层。薄膜的结构和形态特性的研究使用面内以及面外的高分辨率X射线衍射和原子力显微镜技术作为生长温度，氧气压力和激光脉冲计数的函数。研究表明，该技术可以生长出结晶质量高、表面和界面形貌光滑、厚度低至3 nm的连续外延薄膜。研究还揭示了60°旋转的NiO（111）三角畴在薄膜中的共存。该研究还证明了在这些薄膜中存在非常低密度的60度位错。螺位错和刃位错的密度估计也相当低。发现生长温度、氧分压和膜厚对各种位错密度有不同的影响。这些参数也被发现显着影响的薄膜中开发的应变。
2021-03-07 cond-mat.mtrl-sci
On ``Epitaxial Pb(Zr,Ti)O$_3$ thin films with coexisting tetragonal and rhombohedral phases''
本文提出了PZT薄膜- MgO基片系统的热膨胀效应理论.我表明，基板的弹性特性必须考虑到描述这种效果。
2001-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Substrate induced tuning of compressive strain and phonon modes in large area MoS2 and WS2 van der Waals epitaxial thin films
采用脉冲激光沉积法生长了大面积的MoS 2和WS 2范德华外延薄膜，并对薄膜的层数进行了完全控制。生长在c-平面蓝宝石上的薄膜显示出A1 g和E12 g声子模式的硬化，对于MoS 2和WS 2，随着层数的减少。观察到的硬化转化为0.52%和0.53%的压缩应变，伴随着基本直接带隙分别增加到单层MoS 2和WS 2的1.74和1.68 eV。应变随层数的增加而衰减。HRTEM成像直接揭示了范德华层与衬底的原子配准的性质和相关的压缩应变。结果表明，一个实用的路线，以稳定和工程应变这类材料在大面积器件制造。
2016-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of 2D Layered Transition Metal Dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）单层和异质结构已成为一类引人注目的材料，具有变革性的新科学，可用于新型器件技术。这些材料通常通过从大块晶体剥离薄片来制造，但是需要单晶膜的晶片级外延来推进该领域。本文综述了TMD薄膜所特有的范德华键合晶体外延生长的基本方面。TMD晶体的结构和电子特性最初描述了气相沉积的来源和方法。TMD外延的具体问题进行了严格审查，包括基板性能和膜基取向和键合。讨论了不同衬底类型上的TMD外延的现状以及大面积外延膜的表征技术。提出了未来的发展方向，包括衬底，在原位和全晶圆表征技术和异质结生长的发展。
2019-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Sr(Sn, Ge)$_{x}$Ti$_{1-x}$O$_{3}$ buffer layers for continuous strain engineering on SrTiO$_{3}$ substrates
CogniGron Institute, University of Groningen（格罗宁根大学认知格罗宁根研究所）；Faculty of Physics, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学物理学院）；Research Center Future Energy Materials and Systems (RC FEMS), Research Alliance Ruhr（鲁尔研究联盟未来能源材料与系统研究中心）
通过Sr(Sn, Ge)ₓTi₁₋ₓO₃缓冲层连续调节晶格参数，实现SrTiO₃基底上钙钛矿材料的外延应变控制。
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci
